5.- Erdieroalea eta diodoa: galdera teorikoak aurreikusi

Material erdieroaleak:

Oso erresistiboak dira argiztatzen ditugunean, baina ez ilunpean.
Huts altuko hodien eta kristal likidozko pantailen oinarria dira
Haien erresisistibitatea material dielektrikoen eta metalikoen artekoa da eta tenperatura igo ahala txikiagotzen da.

Oreka termodinamikoan:

Material erdieroale batean ditugun elektroi askeen kopurua lagineko ezpurutasun kontzentrazioaren menpekoa da (besteak beste).
Kanpotik aplikatzen den eremuak potentzial termodinamiko deitzen dena eragiten du.
Hutsuneen eta ezpurutasun hartzaileen kontzentrazioak berdinak dira.

Eremu elektriko batek eragiten duen eramaileen atoiko mugimendua ...:

Mugikortasunaz modelatzen da.
Edieroaleen funtsezko mugimendua da.
Ez da inoiz aintzat hartzekoa modukoa, zeren eta erdieroaleetan bakarrik barreiapena baita garrantzitsua.

Einsteinen erlazioak ...

esaten digunez, eramaileen fluxuek kontzentrazioarekiko duten menpekotasuna erlatiboa dela.
atoiko eta barreiapeneko mekanismoen artean nolabaiteko erlazioa dagoela esaten digu.
honako hau ikustea errazten digu: mugikortasuna tenperaturarekin igotzen bada ere, barreaipeneko koefizientea konstante mantentzen da.

Badugu siliziozko lagin uniforme bat, gainazal ohmikoak dituena (x = 0 eta x = w). Lagina uniformeki argiztatuz, G (pare/cm3 × s) sorrera eragiten badugu:

Hauetako zein izan liteke eramaileen soberakinaren profila?

n'(x)=p'(x)=G/(2Dp) · (w-x^2)
n'(x)=p'(x)=G/(2Dp) · (w/2-x)
n'(x)=p'(x)=G/(2Dp) · (w-x) · x

Aurreko erantzunari (ikus 5. galdera) begira ondorioztatzen denez, lagina ...

P motakoa da
Berezkoa (intrintsekoa) da
N motakoa da

Aurreko laginarekin jarraitzu (ikus 5. galdera) zenbat da laginean guztira gertatzen den birkonbinaketa?

G·w·A, non A zeharkako azalera den
Ezin dugu jakin.
U = m’/tm –ren bolumeneko integrala.

W luze den lagin batean, egoera geldikorrean eta bolumeneko sorrerarik gabe, p’(0) hutsune soberakina behartzen da eta honek irudian agertzen den eramaile profila dakar:

Kasu honetan zera esan dezakegu:

Aurreko bi erantzunak zuzenak dira.
x = w/2 planoan gainazaleko birkonbinaketa fenomeno bat dugula.
Bolumeneko birkonbinaketa aintzat ez hartzeko modukoa dela.

Eramaile soberakina honako ekuazio hauen bidez adieraz daiteke:

B) Aukera
A) Aukera
C) Aukera

(8. galderatik datorren ariketarekin)
Eta hutsuneen barreiapeneko fluxu dentsitatea

B) Aukera
A) Aukera
C) Aukera

Erdieroaleen ezaugarriak:

Beren egitura atomikoaren ondorio zuzena dira, zeren eta berak behartzen baitu lotura kobalenteetan erabiltzen diren elektroi kopurua - edo, energiaren ikuspuntutik, balentziako bandatik eta eroapeneko bandaren arteko distantzia-
Beren lotura ionikoen eta nukleoaren osaeraren analisi zehatzaren bidez azaltzen dira.
Ezberdinak dira A (metal) eta C (dielektriko) motako erdieroaleetan.

Oreka termodinamikoan:

Eramaile mota bakoitzerako barreiapeneko eta atoiko fluxuek elkar konpentsatzen dute.
Korrontea, guztira, nulua da, zeren eta hutsuneen eta elektroien korronteak berdinak baina kontrako zeinukoak baitira.
Elektroiak geldi-geldirik daude, ez dago inolako mugimendurik.

Silizio intrintsekozko lagin bat eremu elektriko baten eraginpean jarriz gero:

Elektroien atoiko fluxua hutsuneena baino handiagoa da.
Elektroien eta hutsuneen atoiko korronteak kontrako noranzkoetan doaz.
Elektroiek eta hutsuneek berdin-berdin hartzen dute parte atoiko korrontean.

Sorrera eta bikonbinaketa fenomenoak / fenomenoek

Oreka termodinamikoan elkar konpentsatzen dute.
Oreka termodinamikotik kanpo baino ez dira agertzen.
Urrienen erdibizitzaren araberakoak dira.

Badugu w luze den siliziozko lagin bat, G (pare/cm3 × s) sorrarazten dituen erradiazio baten bidez uniformeki argiztatuta. Baldin eta urrienen soberakinaren profila p'(x) = G/(2Dp)·(2wx-x^2) bada:

Zein da / izan daiteke beren barreiapeneko fluxu dentsitatea?

Fp(x) = -Gx^2 + Ax + B, non A eta B inguru baldintzek behartuko dituzten konstanteak diren.
Fp(x) = -G (w-x)
Fp(x) = -Gx + A, non A inguru baldintzek behartuko duten konstantea den.

Aurrekoarekin jarraituz, (15. galdera) profilari edo fluxuari begira ikusten denez, lagin honetako gainazaleko birkonbinaketa abiadurak honelakoak dira:

Bolumeneko birkonbinaketa baino askoz txikiagoa.
Oso altua x = 0 planoan eta baxua x = w gainazalean.
Oso altua x = w planoan eta baxua x = 0 gainazalean.

Nolakoa da lagineko bolumeneko birkonbinaketa?

Sorreraren ordena (tamaina) berdinekoa.
Sorrera baino handiagoa.
Oso txikia.

W luze den n motako siliziozko lagin bat, gainazal pasiboak dituena, uniformeki argiztatzen dugu, betiere injekzio baxuan mantenduz.

Zein da urrienen soberakinaren profila?

p'(x) = G · taun · exp(-x/Ln)
p'(x) = G · taup · exp(-x/Lp)
p'(x) = G · taup

Eta x = 0 gainazaleko birkonbinaketa?

US = Fp'(x) = -G·taun/Ln · exp(-x/Ln)|x=0
US = S·p'(x) = -G·taup/Lp · exp(-x/Lp)|x=0
US = 0

Aurreko erantzunak (18 eta 19 galderei dagozkienak) kontuan hartuz,

Lagina laburra da, zeren eta birkonbinaketa gainazalekoa baita.
Ez dakigu zein den Lp eta w-ren arteko erlazioa.
Lagina luzea da, profila esponentziala da eta.

Ariketa honetako gainontzeko galderak moodle aplikazioan egin baino lehen, eskuratu (hemen) eta irakurri enuntziatua eta kontuan hartu MOODLE-K ONARTZEN DITUEN ZENBAKI- FORMATUEI BURUZKO HONAKO OHAR HAU:

Zenbakiei dagokienez, Moodle-k honako formatuak onartuko ditu:

0,015 = 0.015 = 0.015E0 = 0,0015E1 = 0.0015E+1 = 1,5E-2 = 1.5E-2 = 15E-3 = 0.15E-1=0,15E-1 eta abar.

Moodle-k ez ditu onartuko (eta okertzat joko ditu) frakzioak; (15/1000), 15·10^-3 , 15x10ber-3 eta horrelakoak; edo "=", "/" bezalakoak dituzten adierazpenak.

Oharra ulertu eta enuntziatua ikusi dut
Aukera okerra

Siliziozko pn juntura latz lau baten ezaugarri nagusiak analizatu nahi ditugu. Badakigu zenbat diren dopaketak: NA=1018 cm-3, ND=5·1014 cm-3.

Baita silizioari dagozkion honako datu hauek ere: ni=1010 cm-3, ÎSi=1.044 pF/cm VT=0.025 V

Kalkulatu, oreka termodinamikoan:

a) Potentzial termodinamikoa (V)

b) Hustutako eskualdearen luzera (cm)

c) Hustutako eskualdearen luzera n eskualderantz (cm)

d) Hustutako eskualdearen luzera p eskualderantz (cm)

e) Eremu elektriko maximoa (V/cm)

A=0.1mm2 sekzioa duen siliziozko diodo baten asetasuneko korrontea kalkulatu nahi dugu. Datu batzuk:

Katodoa: ND=1015cm-3; wc = 10mm; Dp=10cm2/s; tp=10ms

Anodoa: NA=2·1015cm-3; wa = 1000mm; Dn=30cm2/s; tn=10ms

Silizioari : ni=1010 cm-3, ÎSi=1.04 pF/cm VT=0.025 V

Kalkulatu:

a) Katodoko asetasuneko korrontea (A) =

b) Anodoko asetasuneko korrontea (A)

c) Diodoaren asetasuneko korronte osoa (A) =

0.174nA
17.4pA
17.4pA

d) 0,65 V-eko tentsioa aplikatuz gero diodoa zeharkatzen duen korrontea (A) =

e) Aurreko polarizazioarekin, zenbat da katodoko hutsuneen korrontea? Ih(A)=

Konstantea al da eskualde hartan?

bai
ez

f) Aurreko polarizazioarekin, zenbat da anodoko elektroien korrontea junturatik 50 µm-ra? In(A) =

Eta hutsuneena? Ih(A) =

Ebatzi (zehatz-mehatz eta gutxi gorabehera), V=-1V, V=1V eta V=10V tentsioetarako, honako zirkuitu hau:

a) Isat=10pA erabiliz:

a1) V=-1V: VD(V)=

ID(A)=

a2) V=1V: VD(V)=

ID(A)=

a3) V=10V: VD(V)=

ID(A)=

b) ON/OFF ereduak erabiliz:

b1) V=-1V. VD(V)=

ID(A)=

b2) V=1V: VD(V)=

ID(A)=

b3) V=10V: VD(V)=

ID(A)=

c) Vg=0.5V, Rf= .... ereduak erabiliz:

c1) V=-1V. VD(V)=

ID(A)=

c2) V=1V: VD(V)=

ID(A)=

c3) V=10V: VD(V)=

ID(A)=